(57)【要約】  【課題】  接触帯電方式を採用することにより感光層が偏摩耗する場合であっても、電子写真感光体の長寿命化を図る。  【解決手段】  感光体ドラム１２は、円筒状の導電性基材１２１と、導電性基材１２１の軸方向両端部に取り付けられた絶縁被膜層１２２と、これら導電性基材１２１および絶縁被膜層１２２の上に形成される下引層１２３と、下引層１２３の上に形成される感光層１２４とを有している。帯電ロール１３ａは感光体ドラム１２に圧接して感光体ドラム１２を帯電している。そして、帯電ロール１３ａに設けられるゴム層１３２の軸方向両端部を、感光層１２４を挟んで感光体ドラム１２の絶縁被膜層１２２と対向する位置に配置する。  【選択図】  図３
2007033878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置で用いられる電子写真感光体であって、
導電性を有する第一の基材と、
絶縁性を有し前記第一の基材の両端部に配置される第二の基材と、
前記第一の基材および前記第二の基材の上に形成される感光層と
を含む電子写真感光体。
【請求項２】
前記第一の基材の上面と前記第二の基材の上面とが略同一高さであることを特徴とする請求項１記載の電子写真感光体。
【請求項３】
前記感光層は、有機感光体からなることを特徴とする請求項１記載の電子写真感光体。
【請求項４】
前記第一の基材は、円筒状に形成されることを特徴とする請求項１記載の電子写真感光体。
【請求項５】
前記第一の基材は、軸方向中央部に形成される大径部と、軸方向両端部に形成され当該大径部よりも外径が小さい小径部とを有し、
前記第二の基材は、前記小径部の外周面上に形成されることを特徴とする請求項４記載の電子写真感光体。
【請求項６】
画像形成装置に対して着脱自在な画像形成カートリッジであって、
回動可能に配設される電子写真感光体と、
前記電子写真感光体の軸方向に沿って当該電子写真感光体に接触配置され、当該電子写真感光体を所定の電位に帯電する帯電部材とを備え、
前記電子写真感光体は、
導電性を有する第一の基材と、
絶縁性を有し前記第一の基材の軸方向両端部に配置される第二の基材と、
前記第一の基材および前記第二の基材の外周面上に形成される感光層とを含み、
前記帯電部材のうち前記電子写真感光体に接触する接触領域の軸方向両端部が、前記感光層を介して当該電子写真感光体の前記第二の基材と対向することを特徴とする画像形成カートリッジ。
【請求項７】
前記帯電部材は、前記電子写真感光体に回転可能に圧接配置される帯電ロールであることを特徴とする請求項６記載の画像形成カートリッジ。
【請求項８】
回動可能に配設される電子写真感光体と、
前記電子写真感光体の軸方向に沿って当該電子写真感光体に接触配置され、当該電子写真感光体を所定の電位に帯電する帯電部材と、
前記帯電部材によって帯電された前記電子写真感光体を露光する露光器と、
前記露光器によって前記電子写真感光体上に形成された静電潜像を現像する現像器とを備え、
前記電子写真感光体は、
導電性を有する第一の基材と、
絶縁性を有し前記第一の基材の軸方向両端部に配置される第二の基材と、
前記第一の基材および前記第二の基材の外周面に形成される感光層とを含み、
前記露光器および前記現像器により前記電子写真感光体上に画像を形成することのできる画像領域の軸方向両端部よりも外側に前記第一の基材と前記第二の基材との境界が位置し、
前記第一の基材と前記第二の基材との境界よりも外側に前記帯電部材のうち前記電子写真感光体に接触する接触領域の両端部が位置し、
前記帯電部材の前記接触領域の両端部よりも外側に前記感光層の軸方向両端部が位置することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記電子写真感光体における前記感光層の軸方向長さをＬprとし、前記接触領域の軸方向長さをＬcrとし、前記第一の基材と前記第二の基材との境界間の距離をＬspとし、前記画像領域の軸方向長さをＬimとしたとき、
Ｌpr＞Ｌcr＞Ｌsp＞Ｌim
の関係を有することを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置で用いられる電子写真感光体等に係り、より詳しくは、接触帯電方式を用いて帯電を行うのに好適な電子写真感光体等に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真複写機等の画像形成装置では、例えば感光体ドラムや感光体ベルト等の電子写真感光体上の感光層を帯電し、帯電後の感光層の一部を露光することで静電潜像を形成し、この静電潜像を所定の極性に帯電したトナーで現像することでトナー像を得ている。ここで、電子写真感光体は、例えば金属からなる導電性の基材と、この基材の表面に設けられた感光層とを有している。また、基材と感光層との間に、中間層(下引層とも呼ばれる)を備えているものもある。
【０００３】
このような画像形成装置では、上述したように、電子写真感光体を所定の電位に帯電させる必要がある。この種の帯電装置としては、電子写真感光体に対してコロトロン等を非接触配置する非接触帯電方式や、電子写真感光体に対して帯電部材を接触させる接触帯電方式が知られている。ここで、非接触帯電方式では、コロナ放電を利用しているために、放電に伴いオゾンや窒素酸化物等が比較的多く発生する。したがって、非接触帯電方式を採用した場合には、オゾンや窒素酸化物等を除去するための機構が必要になる。一方、接触帯電方式では、このような放電生成物が比較的発生しにくい。そこで、近年では、接触帯電方式の帯電装置が広く採用されている。
【０００４】
上記接触帯電方式の帯電装置を採用した場合には、電子写真感光体の感光層に帯電部材が接触し続けることになる。このとき、感光層の表面に異物が付着していたり、あるいは、感光層の内部に異物が存在していたりすると、異物に帯電電界が集中し、この部位で絶縁破壊を生じさせる。このような絶縁破壊が生じると、電流リークに伴う線状の帯電不良部位が発生し、その結果、この帯電不良部位が画質欠陥を招いてしまうことになる。
このような問題を解決するため、電子写真感光体における感光層の膜厚を３０〜４５μｍとし、下引層の膜厚を２０〜４０μｍとし、且つ、これら感光層および下引層を含む各層の合計の膜厚を５０〜９０μｍとすることで、絶縁破壊の発生を抑制する技術が提案されている(特許文献１参照)。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２３３５６３号公報(第４−５頁、図１)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、感光層における絶縁破壊は、上述した異物に起因するものだけではなく、例えば感光層の膜厚がきわめて薄くなることによっても発生する。そして、上述したような接触帯電方式の帯電装置を用いた場合には、電子写真感光体の感光層と帯電部材とが常時接触することになるため、感光層の摩耗によりその膜厚が減少していく。特に、近年では、画像形成装置のディジタル化が進み、レーザや発光ダイオード等、近赤外領域の発光波長を有する光源が用いられるようになってきている。このため、ディジタル画像形成装置では、感光層として近赤外領域に感度を有する有機感光体(ＯＰＣ(Organic Photoconductor))を採用するケースが増えている。電子写真感光体の感光層として、従来の無機感光体に比べて柔らかい有機感光体を用いた場合には、感光層の摩耗がより進みやすいことから、このような問題が生じ易くなる。
このため、最近の画像形成装置では、例えばプリント枚数と感光層の膜厚減少の度合いとの関係を予め調べておき、所定のプリント枚数を超えた時点(絶縁破壊に伴う電流リークが生じる前)で、電子写真感光体を交換する旨のアラームを出すようになっている。
【０００７】
しかしながら、実際の画像形成装置において、電子写真感光体上の感光層は一律に摩耗していくとは限らない。すなわち、電子写真感光体の軸方向の特定領域における摩耗量が他の領域よりも大きくなる、所謂偏摩耗が生じることもある。このような偏摩耗が生じると、他の部位では感光層が十分な厚みを有しているのに対し、上記特定部位では感光層が薄くなってしまうことから、この特定の部位で絶縁破壊を招いてしまう。つまり、感光層のほとんどの部位では未だ画像形成を行うのに十分な状態であるのに、上記特定部位のみが画像形成を行うのに不十分な状態となるために、電子写真感光体の交換を強いられることになってしまう。
【０００８】
本発明は、かかる技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、接触帯電方式を採用することにより感光層が偏摩耗する場合であっても、電子写真感光体の長寿命化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題に対し、本発明者が鋭意検討を行ったところ、接触帯電方式を用いて電子写真感光体を帯電する際に、電子写真感光体と接触する帯電部材の接触領域の軸方向両端部と接触する部位において感光層の摩耗量が多くなること、すなわち、長期間の使用に伴い、帯電部材の軸方向両端部と対向する部位で、絶縁破壊およびこれに伴う電流リークが発生しやすくなることを見出した。そこで、本発明者は、この部位において感光層の摩耗が進んでしまった場合にも、絶縁破壊およびこれに伴う電流リークの発生を抑制することが可能な構成について検討を行い、本発明を案出するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、画像形成装置で用いられる電子写真感光体であって、導電性を有する第一の基材と、絶縁性を有し第一の基材の両端部に配置される第二の基材と、第一の基材および第二の基材の上に形成される感光層とを含んでいる。
このような電子写真感光体では、第一の基材の上面と第二の基材の上面とが略同一高さであることを特徴とすることができる。また、感光層は、有機感光体からなることを特徴とすることができる。さらに、第一の基材は、円筒状に形成されることを特徴とすることができる。この場合に、第一の基材は、軸方向中央部に形成される大径部と、軸方向両端部に形成され大径部よりも外径が小さい小径部とを有し、第二の基材は、小径部の外周面上に形成されることを特徴とすることができる。
【００１１】
また、他の観点から捉えると、本発明は、画像形成装置に対して着脱自在な画像形成カートリッジであって、回動可能に配設される電子写真感光体と、電子写真感光体の軸方向に沿って電子写真感光体に接触配置され、電子写真感光体を所定の電位に帯電する帯電部材とを備え、電子写真感光体は、導電性を有する第一の基材と、絶縁性を有し第一の基材の軸方向両端部に配置される第二の基材と、第一の基材および第二の基材の外周面上に形成される感光層とを含み、帯電部材のうち電子写真感光体に接触する接触領域の軸方向両端部が、感光層を介して電子写真感光体の第二の基材と対向することを特徴としている。
このような画像形成カートリッジにおいて、帯電部材は、電子写真感光体に回転可能に圧接配置される帯電ロールとすることができる。
【００１２】
さらに、他の観点から捉えると、本発明が適用される画像形成装置は、回動可能に配設される電子写真感光体と、電子写真感光体の軸方向に沿って電子写真感光体に接触配置され、電子写真感光体を所定の電位に帯電する帯電部材と、帯電部材によって帯電された電子写真感光体を露光する露光器と、露光器によって電子写真感光体上に形成された静電潜像を現像する現像器とを備え、電子写真感光体は、導電性を有する第一の基材と、絶縁性を有し第一の基材の軸方向両端部に配置される第二の基材と、第一の基材および第二の基材の外周面に形成される感光層とを含み、露光器および現像器により電子写真感光体上に画像を形成することのできる画像領域の軸方向両端部よりも外側に第一の基材と第二の基材との境界が位置し、第一の基材と第二の基材との境界よりも外側に帯電部材のうち電子写真感光体に接触する接触領域の両端部が位置し、帯電部材の接触領域の両端部よりも外側に感光層の軸方向両端部が位置することを特徴としている。
このような画像形成装置において、電子写真感光体における感光層の軸方向長さをＬprとし、接触領域の軸方向長さをＬcrとし、第一の基材と第二の基材との境界間の距離をＬspとし、画像領域の軸方向長さをＬimとしたとき、Ｌpr＞Ｌcr＞Ｌsp＞Ｌimの関係を有することを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、感光層の摩耗が著しい部位に絶縁性の第二の基材を配置することにより、感光層の膜厚が薄くなった場合にも絶縁破壊の発生が抑えられるようにしたので、電子写真感光体の長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態という)について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態が適用される画像形成装置としてのプリンタ１の全体構成を示した図である。プリンタ１は、各色の階調データに対応して画像形成を行う画像プロセス系１０、記録用紙Ｐ(シート)を搬送するシート搬送系４０、例えばパーソナルコンピュータや画像読み取り装置等に接続され、受信された画像データに対して所定の画像処理を施す画像処理系であるＩＰＳ(Image Processing System)５０を備えている。
【００１５】
画像プロセス系１０は、水平方向に一定の間隔を置いて並列に配置される、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の四つの画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋ、これら画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの感光体ドラム１２に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト２１上に多重転写させる転写ユニット２０、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋに対してレーザ光を照射する光学系ユニットであるＲＯＳ(Raster Output System)３０を備えている。また、プリンタ１は、転写ユニット２０によって二次転写された記録用紙Ｐ上のトナー像を、熱および圧力を用いて記録用紙Ｐに定着させる定着器２９を備えている。さらに、転写ユニット２０の上部には、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋに対応する現像剤が収容される現像剤ボトル１７Ｙ,１７Ｍ,１７Ｃ,１７Ｋが設けられている。これら現像剤ボトル１７Ｙ,１７Ｍ,１７Ｃ,１７Ｋは、プリンタ１に対して着脱自在であり、例えばユーザによる交換も可能である。
【００１６】
転写ユニット２０は、中間転写ベルト２１を駆動するドライブロール２２、中間転写ベルト２１に一定のテンションを付与するテンションロール２３、重畳された各色のトナー像を記録用紙Ｐに二次転写するためのバックアップロール２４、中間転写ベルト２１上に存在する残留トナー等を除去するベルトクリーナ２５を備えている。中間転写ベルト２１は、このドライブロール２２とテンションロール２３およびバックアップロール２４との間に一定のテンションで掛け渡されており、定速性に優れた専用のモータ(図示せず)によって回転駆動されるドライブロール２２により、矢印方向に所定の速度で循環駆動されるようになっている。この中間転写ベルト２１は、例えば、チャージアップを起こさないベルト素材(ゴムまたは樹脂)にて抵抗調整されたものが使用されている。ベルトクリーナ２５は、トナー像の二次転写工程が終了した後の中間転写ベルト２１の表面から残留トナー等を除去して、次の画像形成プロセスに備えるように構成されている。
【００１７】
ＲＯＳ３０は、図示しないレーザダイオード、変調器の他、レーザダイオードから出射されたレーザ光(ＬＢ-Ｙ,ＬＢ-Ｍ,ＬＢ-Ｃ,ＬＢ-Ｋ)を偏向走査するポリゴンミラー３１を備えている。図１に示す例では、ＲＯＳ３０は、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの下側に備えられることから、トナー等の落下による汚損の危険性を有している。そこで、ＲＯＳ３０は、各構成部材を密閉するための直方体状のフレーム３２を設け、また、レーザ光(ＬＢ-Ｙ,ＬＢ-Ｍ,ＬＢ-Ｃ,ＬＢ-Ｋ)が通過するガラス製のウィンドウ３３をこのフレーム３２の上方に装着し、走査露光と共にシールド効果を高めるように構成されている。
【００１８】
シート搬送系４０は、画像が記録される記録用紙Ｐを積載して供給する給紙装置４１、給紙装置４１から記録用紙Ｐを取り上げて供給するナジャーロール４２、ナジャーロール４２から供給された記録用紙Ｐを一枚ずつ分離して搬送するフィードロール４３、フィードロール４３により一枚ずつに分離された記録用紙Ｐを二次転写位置に向けて搬送する搬送路４４を備えている。また、シート搬送系４０は、搬送路４４を搬送される記録用紙Ｐに対し、二次転写位置に向けてタイミングを合わせて搬送するレジストロール４５、二次転写位置に設けられ記録用紙Ｐを介してバックアップロール２４に圧接して記録用紙Ｐ上に画像を二次転写する二次転写ロール４６を備えている。さらに、シート搬送系４０は、定着器２９によって画像が定着された記録用紙Ｐをプリンタ１の機外に排出する排出ロール４７、排出ロール４７によって排出された記録用紙Ｐを積載する排出トレイ４８を有する。また、定着器２９によって画像が定着された記録用紙Ｐを反転させて両面記録を可能とする両面用搬送ユニット４９を備えている。
【００１９】
次に、画像プロセス系１０における画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋについて詳述する。図２は、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの構成を説明するための図であり、ここでは、イエロー(Ｙ)の画像形成ユニット１１Ｙと、マゼンタ(Ｍ)の画像形成ユニット１１Ｍとが示されている。他の画像形成ユニット１１Ｃ,１１Ｋについても同様に構成されている。
【００２０】
画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋは、回転(回動)可能に配設される電子写真感光体としての感光体ドラム１２、帯電部材としての帯電ロール１３ａを用いて感光体ドラム１２を帯電させる帯電器１３を備えている。また、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋは、帯電器１３によって帯電され、露光器としてのＲＯＳ３０からのレーザ光(ＬＢ-Ｙ,ＬＢ-Ｍ,ＬＢ-Ｃ,ＬＢ-Ｋ)によって感光体ドラム１２上に形成された静電潜像を、トナーを用いて現像する現像器１４を備えている。さらに、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋは、中間転写ベルト２１を挟んで感光体ドラム１２に対向して設けられ、感光体ドラム１２上に現像されたトナー像を中間転写ベルト２１上に転写する一次転写ロール１５、一次転写後に感光体ドラム１２上に残った残留トナーを除去するドラムクリーナ１６を備えている。ここで、本実施の形態では、感光体ドラム１２、帯電器１３(帯電ロール１３ａ)およびドラムクリーナ１６を一体化したプロセスカートリッジ(画像形成カートリッジ)として構成しており、このプロセスカートリッジをプリンタ１の本体に対して着脱可能とすることで、これら感光体ドラム１２、帯電器１３およびドラムクリーナ１６の交換を容易なものとしている。
【００２１】
本実施の形態において、感光体ドラム１２は、基本的には円筒形の導電性基材の表面に負の帯電極性を有する有機感光層を形成したものである。また、帯電器１３は、帯電ロール１３ａに負極性のバイアスを印加することで、感光体ドラム１２の有機感光層を負極性に帯電させている。そして、現像器１４による現像は反転現像方式にて行われる。したがって、現像器１４で使用されるトナーは負の帯電極性を有している。また、一次転写ロール１５には、トナーの帯電極性とは逆極性(正極性)の一次転写バイアスが印加され、感光体ドラム１２上のトナー像を中間転写ベルト２１に転移している。さらに、ドラムクリーナ１６は、感光体ドラム１２の回転方向に対してカウンタ方向に圧接配置されるクリーニングブレードを有しており、感光体ドラム１２に付着する残留トナーを掻き取っている。なお、感光体ドラム１２および帯電ロール１３ａの詳細については後述する。
【００２２】
次に、本実施の形態に係るプリンタ１の動作について説明する。図示しない原稿読み取り装置によって読み取られた原稿の色材反射光像や、図示しないパーソナルコンピュータ等にて形成された色材画像データは、例えばＲ(赤)、Ｇ(緑)、Ｂ(青)の各８ビットの反射率データとしてＩＰＳ５０に入力される。ＩＰＳ５０では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度/色空間補正、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の四色の色材階調データに変換され、ＲＯＳ３０に出力される。
【００２３】
ＲＯＳ３０では、入力された色材階調データに応じて、レーザダイオード(図示せず)から出射されたレーザ光(ＬＢ-Ｙ,ＬＢ-Ｍ,ＬＢ-Ｃ,ＬＢ-Ｋ)を、ｆ-θレンズ(図示せず)を介してポリゴンミラー３１に出射している。ポリゴンミラー３１では、入射されたレーザ光を各色の階調データに応じて変調し、偏向走査して、図示しない結像レンズおよび複数枚のミラーを介して画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの感光体ドラム１２に照射している。画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの感光体ドラム１２では、帯電器１３によって帯電された表面が走査露光され、所定の静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの現像器１４にて、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の各色のトナー像として現像される。
【００２４】
画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの感光体ドラム１２上に形成されたトナー像は、一次転写ロール１５により中間転写ベルト２１上に順次転写される。
一方、シート搬送系４０では、画像形成のタイミングに合わせてナジャーロール４２が回転し、給紙装置４１から所定サイズの記録用紙Ｐが供給される。フィードロール４３により一枚ずつ分離された記録用紙Ｐは、搬送路４４を経てレジストロール４５に移送され、一旦、停止される。その後、トナー像が重ね転写された中間転写ベルト２１の移動タイミングに合わせてレジストロール４５が回転し、記録用紙Ｐは、バックアップロール２４および二次転写ロール４６によって形成される二次転写位置に搬送される。二次転写位置にて下方から上方に向けて搬送される記録用紙Ｐには、圧接力および所定の電界を用いて、重ね転写されたトナー像が副走査方向に順次、二次転写される。そして、トナー像が二次転写された記録用紙Ｐは、定着器２９によって熱および圧力で定着処理を受けた後、排出ロール４７によってプリンタ１の上部に設けられた排出トレイ４８に排出される。なお、排出トレイ４８にそのまま排出せずに、図示しない切り替えゲートによって記録用紙Ｐを両面用搬送ユニット４９によって反転させることもできる。この反転された記録用紙Ｐをレジストロール４５に搬送した後、前述と同様な流れによって、印刷されていない他の面について画像を形成することで、記録用紙Ｐの両面に画像を形成することが可能となる。
【００２５】
次に、本実施の形態で用いた感光体ドラム１２および帯電ロール１３ａについて詳細に説明する。図３は感光体ドラム１２および帯電ロール１３ａの軸方向断面図を示しており、図４はその要部(図３に示す破線で囲った部位)を拡大した図である。
本実施の形態において、感光体ドラム１２は、導電性基材１２１、絶縁被膜層１２２、下引層１２３、感光層１２４、そしてフランジ１２５を備えている。
【００２６】
第一の基材としての導電性基材１２１は、例えばアルミニウム合金等の金属材で構成される中空状のパイプである。そして、導電性基材１２１は、軸方向中央部に設けられた大径部１２１ａと、軸方向端部に設けられ大径部１２１ａより外径が小さい小径部１２１ｂとを有している。なお、大径部１２１ａと小径部１２１ｂとの外径差は約２００μｍであり、したがって大径部１２１ａと小径部１２１ｂとの間に設けられる段差の高さは約１００μｍである。この導電性基材１２１は、例えばアルミ合金製パイプ素管の軸方向両端部の外面を所定量削り取ることによって作製することができる。また、導電性基材１２１は、例えばアルミ合金製パイプ素管の軸方向両端部を絞ることによって作製することもできる。
【００２７】
第二の基材としての絶縁被膜層１２２は、例えば４フッ化エチレン樹脂やポリイミド等の絶縁性樹脂で構成されるチューブ状の部材である。そして、絶縁被膜層１２２は、上述した導電性基材１２１の小径部１２１ｂをそれぞれ被覆している。つまり、絶縁被膜層１２２は、導電性基材１２１の軸方向両端部に装着されている。また、絶縁被膜層１２２の軸方向長さ(幅)は小径部１２１ｂの軸方向長さよりも短くなっており、導電性基材１２１の段差に沿って絶縁被膜層１２２を装着すると、小径部１２１ｂの軸方向端部が外側に露出するようになっている。さらに、絶縁被膜層１２２の厚さは約１００μｍである。したがって、導電性基材１２１に絶縁被膜層１２２を装着した状態では、大径部１２１ａと絶縁被膜層１２２とが略同一面上になり、見かけ上は段差がなくなる。なお、絶縁被膜層１２２としては、上述した４フッ化エチレン樹脂やポリイミドの他にも、絶縁性の樹脂、ガラス、セラミックス等を使用することができる。また、絶縁被膜層１２２を構成する材料は高抵抗性を有することが好ましく、例えば体積抵抗値で１０14Ω以上の絶縁体であることが好ましい。
【００２８】
下引層１２３は、感光層１２４の下地層として機能するものであり、導電性粒子(例えば金属酸化物微粒子)および結着樹脂を含んでいる。そして、下引層１２３は、導電性基材１２１の一方の端部側に装着された絶縁被膜層１２２の外側端部から、導電性基材１２１の他方の端部側に装着された絶縁被膜層１２２の外側端部まで形成されている。なお、下引層１２３は、例えば塗布法によって作製することができる。
【００２９】
感光層１２４は、下引層１２３上に形成される電荷発生層１２４ａと、この電荷発生層１２４ａ上に形成される電荷輸送層１２４ｂとを有している。ここで、電荷発生層１２４ａは、電荷発生物質、ならびに必要に応じて結着樹脂を含んで構成される。また、これらの他に電荷輸送物質、固形潤滑剤、および金属酸化物等を含んでいてもよい。また、電荷発生層１２４ａは、電荷発生物質の真空蒸着あるいは電荷発生物質および結着樹脂を含む塗布液の塗布によって作製することができる。一方、電荷輸送層１２４ｂは、電荷輸送物質および結着樹脂を含んで構成されるものである。なお、電荷輸送層１２４ｂの結着樹脂としては、例えばポリカーボネート(ＰＣ)を用いることができる。
【００３０】
そして、感光層１２４は、上述した下引層１２３と同様に、導電性基材１２１の一方の端部側に装着された絶縁被膜層１２２の外側端部から、導電性基材１２１の他方の端部側に装着された絶縁被膜層１２２の外側端部まで形成されている。つまり、下引層１２３および感光層１２４の軸方向中央部は、大径部１２１ａすなわちアルミニウム合金が露出していた部位に対応して設けられる。一方、下引層１２３および感光層１２４の軸方向両端部は、小径部１２１ｂすなわちアルミニウム合金上に絶縁被覆層１２２が形成されていた部位に対応して設けられることになる。そして、本実施の形態では、下引層１２３および感光層１２４を含む各層の厚さの合計値(全膜厚)は、例えば約５０μｍである。なお、感光層１２４の上には、必要に応じて保護層を設けることもできる。
【００３１】
フランジ１２５は、樹脂にて構成され、導電性基材１２１の軸方向両端部に取り付けられる。そして、フランジ１２５を介して図示しないギア等が装着されることで、外部からの駆動力を受けて感光体ドラム１２を回転させるようになっている。
【００３２】
一方、帯電ロール１３ａは、シャフト１３１と、このシャフト１３１の外周面に形成されたゴム層１３２とを有している。
ここで、シャフト１３１は、例えばステンレス等の金属で構成された導電体からなり、その端部には図示しない帯電電源より帯電バイアスが印加されるようになっている。
また、ゴム層１３２は、イオン導電性物質を含有させたエピクロルヒドリンゴムからなり、その表面にはナイロン樹脂等からなる保護層(図示せず)が被覆されている。この帯電ロール１３ａは、特に駆動されておらず、接触する感光体ドラム１２の回動に伴って従動回転する。このため、本実施の形態では、帯電ロール１３ａが、図示しないバネ等の押圧機構により、感光体ドラム１２に向けて所定の圧力で付勢されている。
【００３３】
次に、上述した感光体ドラム１２および帯電ロール１３ａの相対的な位置関係について、詳細に説明する。
本実施の形態において、導電性基材１２１の大径部１２１ａの軸方向長さすなわち段差(第一の基材と第二の基材との境界に対応)と段差との間の距離である段差間距離(第一の基材と第二の基材との境界間の距離)Ｌspは、本実施の形態に係るプリンタ１(図１参照)で作成可能な最大サイズの用紙(例えばＡ３ＳＥＦの場合には２９７ｍｍ)に形成することのできる画像領域幅(画像領域の軸方向長さ)Ｌimよりも大きい。したがって両者は、段差間距離Ｌsp＞画像領域幅Ｌimの関係を有している。しかも、画像領域幅Ｌimの両端の位置は、導電性基材１２１の両端側に設けられる段差の位置よりも内側に設定される。
【００３４】
また、帯電ロール１３ａにおいて、感光体ドラム１２と接するゴム層１３２の軸方向長さであるゴム層長さ(接触領域の軸方向長さ)Ｌcrは、上記段差間距離Ｌspよりも大きい。したがって両者は、ゴム層長さＬcr＞段差間距離Ｌspの関係を有している。しかも、感光体ドラム１２に当接するゴム層１３２の軸方向両端の位置は、導電性基材１２１の両端側に設けられる段差の位置よりも外側に設定される。
【００３５】
さらに、感光体ドラム１２において、感光層１２４の軸方向長さである感光層長さ(電子写真感光体における感光層の軸方向長さ)Ｌprは、上記ゴム層長さＬcrよりも大きい。したがって、感光層長さＬpr＞ゴム層長さＬcrである。しかも、感光体ドラム１２に当接するゴム層１３２の軸方向両端の位置は、感光層１２４の軸方向両端の位置よりも内側にある。そして、感光体ドラム１２に当接するゴム層１３２の軸方向両端は、図４からもわかるように、導電性基材１２１の大径部１２１ａではなく、絶縁被膜層１２２を介して小径部１２１ｂと対向する位置に配置される。
したがって、この画像形成装置では、感光層長さＬpr＞ゴム層長さＬcr＞段差間距離Ｌsp＞画像領域幅Ｌimの関係を有していることになる。
【００３６】
そして、図４に示すように、導電性基材１２１の小径部１２１ｂ上に装着される絶縁被膜層１２２と、帯電ロール１３ａの帯電部位(感光体ドラム１２との当接部位)が対向する重なり幅Ｌolは、例えば１５〜４０ｍｍの範囲より、より好ましくは、２０〜３０ｍｍの範囲より選定される。一方、導電性基材１２１の小径部１２１ｂ上に装着される絶縁被膜層１２２と、帯電ロール１３ａの帯電部位(感光体ドラム１２との当接部位)が対向しない非重なり幅Ｌclは、本実施の形態では３０ｍｍとしている。ただし、非重なり幅Ｌclについては、実際には５ｍｍ以上あれば特に問題は生じない。
【００３７】
上述した感光体ドラム１２および帯電ロール１３ａを用いて画像形成を行う際、感光体ドラム１２は回転駆動され、帯電ロール１３ａは感光体ドラム１２の回転に伴って従動回転する。このとき、帯電ロール１３ａは感光体ドラム１２側に向けて付勢されている。その結果、帯電ロール１３ａを構成するゴム層１３２の軸方向両端部が、感光体ドラム１２の感光層１２４に強く当たる。すると、感光体ドラム１２では、このゴム層１３２の軸方向両端部が当接する位置における感光層１２４の摩耗が他の部位よりも進みやすくなる。
【００３８】
図５は、本実施の形態に係るプリンタ１を用いてＡ４ＬＥＦの記録用紙Ｐに１０万枚の画像形成を行った後の、感光体ドラム１２の膜厚分布を示している。図５において、横軸は感光体ドラム１２のイン側(図１に示すプリンタ１の奥側)端部からの位置(ｍｍ)を、縦軸は下引層１２３および感光層１２４を含む全膜厚(ｍｍ)を、それぞれ示している。
【００３９】
同図より、ゴム層長さＬcrの始端および終端に対応する部位、すなわち、帯電ロール１３ａのゴム層１３２の軸方向両端部に対応する部位では、感光層１２４を含む全膜厚の減少が著しくなっていることがわかる。具体的に説明すると、この部位では、当初５０μｍ程度あった全膜厚(イニシャル膜厚)が、２０μｍ程度にまで減少している。一方、画像領域幅Ｌimに対応する部位、すなわち、感光体ドラム１２の軸方向中央部では、当初５０μｍ程度あった全膜厚が、３５μｍ程度までしか減少していない。
【００４０】
ここで、本実施の形態のような絶縁被膜層１２２を有していない従来の感光体ドラム１２では、帯電ロール１３ａのゴム層１３２の軸方向両端部に対応する部位で下引層１２３および感光層１２４の全膜厚が２０μｍを下回ると、帯電器１３(帯電ロール１３ａ)を介して印加される帯電バイアスによってこの部位に絶縁破壊が生じ、画質不良を招いていた。したがって、画像領域幅Ｌimの範囲内では十分な全膜厚があったとしても、実際の画像形成とは無関係な部位(トナー像の形成が行われない部位)の全膜厚が減少しすぎてしまうことにより、絶縁破壊およびこれに伴う電流リークが発生するため、感光体ドラム１２(画像形成ユニット)の交換を余儀なくされていた。
【００４１】
これに対し、本実施の形態では、帯電ロール１３ａのゴム層１３２の軸方向両端部に対応する部位において、下引層１２３および感光層１２４と導電性基材１２１との間に絶縁被膜層１２２を設けている。これにより、この部位の全膜厚が２０μｍを下回ったとしても、導電性基材１２１との間に絶縁被膜層１２２が存在しているために、絶縁破壊およびこれに伴う電流リークは発生しない。したがって、１０万枚の画像形成を行った後も、さらにこの感光体ドラム１２を用いて画像形成を実行することが可能となり、感光体ドラム１２の長寿命化を図ることができる。
【００４２】
なお、図５からわかるように、実際には、感光体ドラム１２や帯電ロール１３ａが回転する際に軸方向にぶれることや、周囲にも放電の影響が発生すること等によって、帯電ロール１３ａのゴム層１３２の軸方向両端部の内側にも全膜厚が減りやすい領域が存在する。本発明者の調査によれば、その領域の大きさは２０〜３０ｍｍ程度である。このため、本実施の形態では、このことを考慮して重なり幅Ｌolの大きさを定め、画像領域幅Ｌim内への影響を抑えている。
【００４３】
さらに、図６は、本実施の形態に係るプリンタ１を用いてＡ４ＬＥＦの記録用紙Ｐに１８万枚の画像形成を行った後の、感光体ドラム１２の膜厚分布を示している。図６において、縦軸および横軸は上記図５と同じである。
同図より、さらに画像形成を重ねることで、下引層１２３および感光層１２４を含む全膜厚は減少を続け、帯電ロール１３ａのゴム層１３２の軸方向両端部に対応する部位では全膜厚が０となることがわかる。ただし、この部位に対応する感光体ドラム１２には、上述したように絶縁被膜層１２２が存在しているため、この部位で絶縁破壊およびこれに伴う電流リークが生じることはない。一方、画像領域幅Ｌimに対応する部位では、全膜厚が２０μｍを下回るところが出てきている。このような場合には、画像領域幅Ｌim内の所定の部位で絶縁破壊が発生することになる。したがって、本実施の形態に係る構成を採用することにより、画像領域幅Ｌimの範囲内における全膜厚が絶縁破壊に耐えうる限界を超えるまでは引き続き画像形成を続行することが可能になる。以上、図５および図６より、従来は１０万枚程度の画像形成を行った後に交換を行わなければならなかった感光体ドラム１２の寿命を、本実施の形態では１８万枚程度にまで延ばすことが可能になることがわかる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、導電性基材１２１の軸方向両端部に小径部１２１ｂを設け、この小径部１２１ｂに絶縁被膜層１２２を装着するようにしていたが、これに限られるものではなく、例えば導電性基材１２１の両端部に導電性基材１２１と同じ外径を有する絶縁パイプを取り付けるようにしてもよい。
また、本実施の形態では、感光体ドラム１２を例に説明を行ったが、これに限られるものではなく、さらに薄い導電性基材１２１を用いることによりフレキシビリティをもたせた感光体ベルトにも適用することができる。
さらに、本実施の形態では、絶縁被膜層１２２として４フッ化エチレン樹脂やポリイミド等、高抵抗の材料を用いていたが、摩耗によって感光層１２４の厚みが減少した際に絶縁破壊およびこれに伴う電流リークの発生を抑えることが可能であれば、絶縁被膜層１２２を構成する材料は適宜設計変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本実施の形態が適用される画像形成装置の全体構成を示す図である。
【図２】画像形成ユニットの構成を説明するための図である。
【図３】感光体ドラムおよび帯電ロールの断面図である。
【図４】感光体ドラムおよび帯電ロールの断面図の要部拡大図である。
【図５】１０万枚の画像形成を行った後の感光体ドラムの感光層を含む膜厚分布を示す図である。
【図６】１８万枚の画像形成を行った後の感光体ドラムの感光層を含む膜厚分布を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…プリンタ、１０…画像プロセス系、１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋ…画像形成ユニット、１２…感光体ドラム、１３…帯電器、１３ａ…帯電ロール、１４…現像器、１５…一次転写ロール、１６…ドラムクリーナ、２０…転写ユニット、２１…中間転写ベルト、２９…定着器、３０…ＲＯＳ(Raster Output Scanner)、４０…シート搬送系、１２１…導電性基材、１２１ａ…大径部、１２１ｂ…小径部、１２２…絶縁被膜層、１２３…下引層、１２４…感光層、１２４ａ…電荷発生層、１２４ｂ…電荷輸送層、１２５…フランジ、１３１…シャフト、１３２…ゴム層、Ｐ…記録用紙、Ｌsp…段差間距離、Ｌim…画像領域幅、Ｌcr…ゴム層長さ、Ｌpr…感光層長さ、Ｌol…重なり幅、Ｌcl…非重なり幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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